光波经介质或粒子系统散射的统计光学特性研究

不论是自然界产生的光还是实验室里产生的光，电磁光场都会伴有随机的涨落，绝对意义上的单色光和单色光源是不存在的，这就导致经典光散射理论存在一定的局限性。光波经不同介质或粒子系统散射现象的统计光学特性研究是一个受到广泛国际关注的基础性学术课题。该项目拟通过理论分析、公式推导、数值模拟和关键实验等，把握空间完全相干光、空间部分相干光、涡旋光束以及随机电磁光束经由多种介质或粒子系统散射的物理规律；研究散射光场的光谱密度、光谱相干度、光谱偏振度等统计光学特性，探索散射中出现的光谱开关等重要物理现象；通过测量散射远场的光强或光谱密度分布等来得到散射介质或散射系统的信息；实现将标量光束的散射研究推广到矢量框架下随机电磁光束的散射研究等。在此基础上丰富研究手段、延伸研究领域，最终实现对光散射理论的拓展，将创新成果推动光通信、遥感、检测等应用领域的发展。

不论是自然界产生的光还是实验室里产生的光，电磁光场都会伴有随机的涨落，绝对意义上的单色光和单色光源是不存在的，这就导致经典光散射理论存在一定的局限性。光波经不同介质或粒子系统散射现象的统计光学特性研究是一个受到广泛国际关注的基础性学术课题。本项目基于标量和矢量光波的散射理论，对各向同性和各向异性介质或粒子系统的散射特征，以及散射过程中的逆问题等开展了具体研究，取得了系列重要创新科研成果。研究结果比较圆满地达到了预期研究计划和目标，如：研究了偏振诱导的相干性变化现象；给出了电磁光束在散射过程中光谱各向同性的充分条件；得到了准均匀各向异性散射体产生旋转对称散射光场的物理条件；分析了多色平面光波经高斯关联的准均匀各向异性介质散射后出现的光谱移动现象；研究了入射光波的光谱关联对散射场光谱分布的影响；给出了一种测量随机介质散射势关联函数的新方法；研究了随机电磁光波散射过程中的Stokes参数；研究了一些非匀幅光束（如厄米高斯光束、多高斯谢尔模型光束）入射随机介质的散射特性等。同时，开展了以下方面的特色研究：随机电磁光束的传输及其调控；涡旋光束的产生及其传输特性研究；宽带激光光束的传输特性研究；图像的加密、隐藏和识别技术研究等。在本项目资助下，研究期间共发表有关SCI学术论文53篇，其中10篇《Optics Letters》、3篇《Optics Express》和1篇《Progress in Optics》特邀综述论文；另外，获得教育部自然科学二等奖一项、浙江省高校优秀科研成果一等奖一项、中国光学重要成果奖一项和梁希林业科学技术三等奖一项，所培养的杜新悦博士获2012年全国优秀博士学位论文提名奖。目前所取得的研究成果有助于丰富光散射理论，有助于推动光通信、遥感、检测等应用领域的发展。